מעבורת חלל
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
מעבורת חלל היא כלי טיס רב פעמי המסוגל להמריא מכדור הארץ לחלל, לשהות בחלל ולנחות חזרה בכדור הארץ לשם הכנתו לשימוש חוזר. מעבורת החלל האמריקאית, הנדונה בערך זה, היא כלי הטיס הראשון בעל יכולת זו. מעבורת החלל הראשונה, הקולומביה, שוגרה לראשונה ב-19 במרץ 1981. נאס"א בנתה עד כה 5 מעבורות חלל פעילות, שביצעו ביחד מעל 100 טיסות לחלל. צוות המעבורת אינו עולה בדרך כלל על שבעה אסטרונאוטים אך הייתה לפחות משימה אחת שבה השתתפו שמונה אסטרונאוטים.
תוכן עניינים |
[עריכה] עיקרון הפעולה
מעבורת החלל משוגרת כמו טיל, מקיפה את כדור הארץ כמו חללית, ונוחתת כמו מטוס (או ליתר דיוק, כמו דאון כבד במיוחד). היא מורכבת מארבעה חלקים עיקריים: המקפת (orbiter, הדומה בצורתה למטוס ובה נמצאים אנשי הצוות והמטען), שני מאיצי דלק מוצק, ומיכל דלק חיצוני. מיכל הדלק הוא החלק המתכלה היחיד במעבורת. צוות המעבורת מונה בין 2 ל-8 אסטרונאוטים: מפקד, טייס ומומחים מסוגים שונים. מרבית המשימות של המעבורת כללו שבעה אנשי צוות.
[עריכה] היסטוריה
במידה רבה, ניתן לומר שלידתה של מעבורת החלל בחטא. בתום תוכנית אפולו, חיפשה סוכנות החלל האמריקאית פרויקט חדש, שימשיך את המחקר שנעשה בתוכנית אפולו, במסגרתה הונחתו אסטרונאוטים על הירח. התוכנית שנהגתה כללה בניית תחנות חלל גדולות יותר ויותר, החל מצוות של 12 אנשים, לאחר מכן 50 אנשים, ואפילו של 100 אנשי צוות, שישוגרו על גבי טיל סטורן 5 העצום ששימש את תוכנית אפולו. בנוסף, תיכננה נאס"א תחנות חלל סביב ועל הירח, ובסופו של דבר שיגור אדם אל המאדים. כל זה דרש בניית רכב חלל שיעביר ציוד ואסטרונאוטים אל התחנות ומהן, שיהיה רב פעמי כדי לחסוך בעלות.
| מעבורות חלל | |
|
|
|
|
עם זאת, תוכניות גרנדוזיות אלה לא עלו בקנה אחד עם המציאות הפוליטית של שנות ה־70 של המאה ה־20. הנשיא ג'ונסון היה עסוק בתוכניות חברתיות, ומחליפו, ניקסון, גם הוא לא נלהב להוציא מיליארדי דולרים לתוכנית חלל שאפתנית. הוא הורה לקצץ את תקציב נאס"א למינימום האפשרי. כל מה שנותר מהתוכנית הגדולה היה מעבורת חלל, ללא תחנת חלל לשרת. עקב זאת, פיתחה נאס"א תוכנית לשימוש במעבורת חלל כאמצעי בפני עצמו.
כאמור, ניקסון הטיל ספק בתועלת שבטיסות חלל מאוישות. לאור זאת, טענה נאס"א שאם המעבורת תבצע את כל השיגורים הממשלתיים והפרטיים, העלות הכוללת של תחזוקת מערך הלווינים תרד משמעותית. ביצוע כל השיגורים האלו דרש לפחות 50 שיגורי מעבורת בשנה, מספיק כדי להצדיק אותה מבחינה כלכלית.
כדי לעמוד במשימות שלקחה על עצמה, נדרשה המעבורת להיות שונה לחלוטין מרכבי החלל הקודמים. עם זאת, הבית הלבן הגביל את תקציב הפיתוח ל־5 מיליארד דולר לאורך חמש שנים. כדי לשכנע בהיתכנות התקציבית של הפרויקט, ראשי נאס"א טענו בתחילת 1972 שתמורת 5.15 מיליארד דולר יוכלו לפתח רכב שיתאים לכל הביצועים הנדרשים, יהיה בעל אורך חיים של 100 טיסות, ויעלה 7.7 מיליון דולר לטיסה. באותו זמן, ידעו אנשי המשרד לניהול ותקציב בבית הלבן שהערכותיהם של ראשי נאס"א מוגזמות.
בסופו של דבר אישר ניקסון את התוכנית, לא בגלל טענות נאס"א, אלא משום שידע שתוכנית בסדר גודל כזה תשפר את התעסוקה במדינות בהן היא התנהלה, בשנת בחירות כמו 1972, וכן כדי לעמוד בתחרות מול ברית המועצות דאז.
מגבלת התקציב כפתה על נאס"א לבצע מספר ויתורים בתכנון, שהוזילו את עלות הפיתוח, אך העלו משמעותית את עלויות התפעול והגדילו את רמת הסיכון שבהפעלת הרכב. כדוגמה, מנועי ההאצה החיצוניים המוצמדים לחללית מונעים בדלק מוצק, משום שמנועים כאלה זולים יותר לפיתוח מאשר מנועי דלק נוזלי, למרות שעלות התחזוקה הצפויה שלהם הייתה גבוהה יותר. בכך הייתה המעבורת לכלי הטיס המאויש הראשון המונע בדלק מוצק. כמו כן, בגלל שהאמינה שהרכב החדש יהיה בטוח יותר מקודמיו, ויתרה על מערכת מילוט לאנשי הצוות.
בסופו של דבר, לא עמדה המעבורת בכמות השיגורים, עלותם ובטיחותם, כפי שהבטיחה נאס"א כאשר ביקשה לאשר את התוכנית.
מעבורת החלל הראשונה הייתה "אנטרפרייז", שנבנתה כדי לנסות את מערכת הנחיתה. היא נישאה על גבי בואינג 747, ממנו שוחררה ונחתה בכוחות עצמה.
המעבורת הראשונה שטסה לחלל הייתה קולומביה. בנייתה החלה במארס 1975 ובדיקתה הסופית הסתיימה בפברואר 1981. חודשיים אחר כך הייתה "קולומביה" למעבורת החלל הראשונה שטסה לחלל. כאשר יצאה ממפעל הייצור היא שקלה 74,949 קילוגרם ולאחר שהתקינו עליה את המנועים הראשיים, היא שקלה 80,909 קילוגרם.
מאז מסעה הראשון של "קולומביה" לחלל, נבנו ארבע מעבורות חלל נוספות: "צ'לנג'ר", שבנייתה הושלמה ב־1982, ואשר התפוצצה בעת שיגורה ארבע שנים אחר כך; "דיסקברי", שנבנתה ב־1983; "אטלנטיס", שהושקה שנתיים אחר כך; ולבסוף "אנדבר", שהחליפה את ה"צ'לנג'ר" ב־1991. עם תחילת הקמת תחנת החלל הבינלאומית, עסקו "דיסקברי", "אטלנטיס" ו"אנדבר" בעיקר בבנייתה, ו"קולומביה" הייתה היחידה שהמשיכה לעסוק במחקר מדעי. הסיבה לכך היא שבגלל היותה מעבורת החלל הראשונה, הועמסה הקולומביה במיכשור מדידה רב כדי לבדוק את תגובותיה. בנוסף, שילדתה הייתה מסיבית יותר וכבדה יותר מזו של המעבורות שבאו אחריה. כתוצאה מכך, היה משקלה גדול יותר, מה שמנע ממנה מלהגיע לגובה מספיק כדי להגיע לתחנת החלל. ב־1 בפברואר 2003 התפרקה המעבורת "קולומביה" בזמן חזרתה לכדור הארץ, וגרמה למותם של שבעת אנשי הצוות שעל סיפונה, בהם האסטרונאוט הישראלי אל"מ אילן רמון. בהתאם להמלצות וועדת החקירה של תאונת הקולומביה, נאס"א מתכוונת לקרקע את כל מערך מעבורות החלל ב-2010 לאחר השלמת בנייתה של תחנת החלל הבינלאומית.
ראו גם: משימות מעבורות החלל
[עריכה] מבנה
מעבורת החלל מורכבת משלושה חלקים עיקריים:
- המעבורת עצמה, המכילה את תא אנשי הצוות, תא מטען, ושלושה מנועי דלק נוזלי.
- מיכל דלק נוזלי, המכיל מיכל מימן נוזלי ומיכל חמצן נוזלי, שניהם בטמפרטורה נמוכה מאוד. מיכל זה מוצמד לגחונה של המעבורת, ומתנתק ממנה עם הגיעה למסלול.
- שני מנועי דלק מוצק, המוצמדים לשני צדדיו של מיכל הדלק הנוזלי.
[עריכה] תא צוות
תא הצוות מכיל לרוב עד שבעה אסטרונאוטים. הוא מחולק לשני סיפונים - סיפון הטיסה, המכיל את מושב הטייס ומושב המפקד בחזית, ומושב מהנדס הטיסה מאחוריהם, וסיפון הצוות, המכיל את מושבי שאר אנשי הצוות בזמן ההמראה והנחיתה, וכן את תאי השינה, שירותים, מזון, וכדומה. בחלקו האחורי של תא הצוות קיים תא לחץ, המאפשר יציאה אל מחוץ למעבורת בחלל.
[עריכה] תא מטען
המעבורת מצוידת בתא מטען ארוך, המסוגל לשאת מטענים באורך כ־18 מטר, וברוחב כ־5 מטרים. היא יכולה להרים למסלול עד 28.8 טונות מטען. מטען זה יכול לכלול לווינים, חלקים לתחנת החלל, ובנוסף זרוע רובוטית באורך 18 מטרים המשמשת לטיפול במטען ולהצבתו במסלולו. אפשרות נוספת היא להתקין בתא המטען תא מחקר, המחובר אל תא הצוות בצינור. בתא כזה ניתן להטיס ניסויים מדעיים הדורשים כבידה אפסית.
[עריכה] מערכת הנעה
המעבורת מונעת בעזרת חמישה מנועים. שלושה מנועים ראשיים, המורכבים באחורי המעבורת, מונעים בדלק נוזלי (מימן-חמצן) האגור במיכל דלק חיצוני, ושני מאיצים המונעים בדלק מוצק, המורכבים משני צידי מיכל הדלק.
בתחילת ההמראה ניצתים שלושת המנועים הראשיים. אש הפליטה מופנית למנהרות ומורחקת מן המעבורת, כדי שלא יגרם לה נזק. כעבור מספר שניות ניצתים שני המאיצים הצדדיים, ואז נעקרת המעבורת ממקומה. שני המאיצים פועלים במשך 2 הדקות הראשונות שלאחר השיגור, ואז מושלכים מהמעבורת. בראש כל מנוע מותקן מצנח הנפרס לאחר ההשלכה ומנחית את המנוע ללא פגע במימי האוקיאנוס האטלנטי. המנועים נאספים על ידי ספינה ומוחזרים לחוף, מפורקים, משופצים, ומשמשים בשיגורים נוספים. במקביל שלושת המנועים הראשיים של המקפת עצמה פועלים למשך ½8 דקות מההמראה. לאחר סיום פעולת המנועים הראשיים מושלך מיכל הדלק הנתיק של המעבורת (המיכל הכתום הגדול המוצמד לגחונה) ונשרף באטמוספירה. כוח הדחף של חמשת המנועים מרים את המעבורת לגובה 160 ק"מ, עד שמהירותה המסלולית מגיעה ל- 29 אלף קמ"ש. מהירות עצומה זאת מאפשרת למעבורת להשאר במסלול כמעט מעגלי סביב כדור הארץ. אורכה של טיסה רגילה במעבורת הוא בין 5 ל־16 יממות.
בנוסף, מצוידת המעבורת ברקטות הידרזין המשמשות אותה לתיקוני מסלול או היגוי כאשר היא בחלל. מנועים אלה גם משמשים להאטת המעבורת לקראת כניסה לאטמוספירה.
[עריכה] מגן חום
כל גוף החודר לאטמוספירה של כדור הארץ מהחלל, מתחכך באוויר ומתלהט לחום של 1,300 מעלות צלזיוס ומעלה.
חלליות חד פעמיות, כגון הג'מיני והסויוז, מצוידות במגן חום מתכלה אבל מעבורת חלל טסה לחלל ושבה ממנו פעמיים רבות. לפיכך פותח עבורה מגן קבוע העשוי אריחי סיליקה (צורן דו־חמצני). אריחים אלו הם אריחי קרמיקה הסופגים לתוכם חום של עד 1,500 מעלות ועם זאת המשטח החיצוני שלהם נשאר קר עד כדי כך שאפשר להחזיק אותם ביד חשופה בלי להיפגע. 30,757 אריחים כאלה הותקנו בגחון המעבורת ובצידיה. הם עוצבו, נחתכו והודבקו בעבודה ידנית מפרכת.
לעתים חלק מהאריחים אינם מחזיקים מעמד בהמראה ונושרים, לרוב ללא נזק למעבורת. ועדת החקירה שבדקה את אסון הקולומביה מצאה כי התאונה נגרמה משום שפיסת קצף שניתקה במהלך ההמראה פגעה במגן החום של שפת הכנף העשוי פחמן מחוזק, ויצרה בו חור שאיפשר חדירת אוויר לוהט אל הכנף בזמן הנחיתה.
[עריכה] המעבורת הרוסית
ברית המועצות, שהובילה את תחילת מירוץ החלל, נשארה מאחור כאשר שוגרו המעבורות הראשונות. כפי שבעבר בנתה את מטוס הנוסעים העל קולי טופולב 144, שכונה "קונקורדסקי", כדי להציג יכולת מתחרה למטוס הקונקורד המערבי, וזאת חודשיים לפני טיסתו הראשונה של הקונקורד, כך בנתה מעבורת חלל משלה, שנקראה "בוראן" (סופת שלג), שהייתה בעלת דימיון מפתיע למעבורת האמריקאית. עם זאת, מערכות האוויוניקה שלה היו פרי פיתוח עצמאי.
כמו המעבורת האמריקאית, גם המעבורת הרוסית הציגה עלויות שיגור גבוהות מאשר עלותו של שיגור על גבי טיל חד פעמי. מסיבה זו וסיבות אחרות, בוטל הפרויקט לאחר שיגור לא מאוייש אחד, בשנת 1988, במהלכו הפגינה הבוראן יכולת נחיתה אוטונומית, שאינה קיימת במעבורת האמריקאית. ראו גם מעבורת החלל בוראן.
[עריכה] ראו גם
[עריכה] קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה | ||
|---|---|---|
 תמונות ומדיה בוויקישיתוף: מעבורת חלל |
- אתר סוכנות החלל האמריקאית (נאס"א) - דף הבית של תוכנית מעבורות החלל המכיל נתונים כלליים ועדכונים שוטפים
- בחזרה לחלל, באתר "הידען" (עדיף לפתוח בחלון נפרד)
| תוכנית מרקורי · תוכנית ג'מיני · תוכנית אפולו · סקיילאב · מעבורת החלל · תחנת החלל הבינלאומית · תוכנית קונסטליישן |  |
